细胞起源多细胞生物进化ppt课件.ppt

第五章 细胞的起源与进化,生命起源过程化学演化 4个阶段：1、无机小分子到有机小分子:氨基酸2、有机小分子到生物大分子：核酸、蛋白质3、生物大分子到多分子体系：2种模型4、原始生命形成：膜形成、遗传密码起源和进化,地球上最初的生命是非细胞的形态，非细胞生命原核生物细胞真核生物细胞 ？,一、细胞的起源,原始生命到原始细胞主要标志原始细胞膜的形成。 细胞膜结构模型假说：丹尼尔戴维森膜模型 2层类脂分子疏水端在膜中相对排列，亲水端头部向外。罗伯逊膜模型 膜结构：蛋白质磷脂蛋白质3层夹心结构。流动镶嵌模型 强调膜的流动性和膜蛋白分布的不对称性。,非生命分子向生命过渡的可能模式（化学系统到生物系统过渡的可能模式）,1、超循环组织的理论 (hypercyclic organizaiton)德国学者艾根1971年提出 ：在化学进化与生物学进化之间存在着一个分子自我组织阶段，通过生物大分子的自我组织建立起超循环组织并过渡到原始的有细胞结构的生命。,超循环组织理论的具体内容,生物体内普遍存在着高级的复杂的反应循环，如各种催化循环。Eigen认为类似单链RNA的复制机制的自催化或自我复制循环在分子进化过程中起了重要作用。Eigen的超循环组织就是指由自催化或自我复制的单元组织起来的超级循环系统。这个超级循环系统以一定的准确性自我复制能保持和积累遗传信息，又由于复制中可能出现错误而产生变异。团聚体和微球体虽然具有某种代谢的功能，但不能自我复制，因而不能保持、积累遗传信息；而超循环组织具备原始生命的最基本特征代谢、遗传和变异，从而能借助选择实现生物学进化。,2、阶梯式过渡模式：,奥地利的休斯特1984年提出,以数字标记的6级阶梯代表六个关键性进化步骤，每一步所要克服的障碍（危机）和克服障碍的途径分别表示在图的左上方和右下方,二、细胞的进化,1、原核细胞的出现： 从原始细胞过渡到原核细胞这一阶段的标志是细胞质分化、原始染色质体的形成。最早的的微生物化石约38亿年，光合作用可追溯35亿年前。层叠石是蓝菌和其他微生物生命活动的产物，一般被视为光合作用合光和微生物存在的可靠证据。,38亿年前的古细菌微化石Microfossils-Archaebacteria, 3.8 b.y.a,A球状蓝菌 ；B丝状蓝菌；C蓝菌细胞群；D一组保持着细胞分裂状态 的蓝菌；E另一类球状蓝菌；F叠层石内穿石蓝菌可以看 到细胞群下部的垂直向下 生长的丝体，类似现代的 蓝枝菌；G丝状与球状蓝菌形成的 席状蓝菌群落的局部放 大。,化石保存于我国华北元古宙的叠层石燧石中,在潮间带和潮下带浅海底，蓝菌形成的席群落沉淀碳酸盐，形成层状或柱状的叠层构造，海水中的Ca2+、Mg2+和CO2束缚于叠层石碳酸盐岩石中，其结果是海水和大气圈化学组成发生改变 。,叠层石生物礁,叠层石化石Fossil stromatolites,Modern stromatolites,蓝藻,叠层石,2、真核细胞的起源,真核生物细胞起源的主要标志是细胞器的形成。 原核生物在地球上出现很早，在整个生命史的前34时间里是地球的唯一或主要成员。有争议的单细胞真核生物化石出现于1920亿年前，但可靠的大量的真核生物化石出现于元古宙晚期，即814亿年前。,真核生物细胞化石Fossil eukaryotic cell,真核细胞的祖先可能是古细菌,分子系统学对原核生物、真核生物的研究表明，真核生物更可能源于原核生物的古细菌。（Worese 1996)古老生命的生存环境生物特征的相似性,3、真核细胞的起源途径,（1）渐进式进化 Uzzell于1974年提出：细胞内细胞器和细胞核的形成是由原始的原核细胞，通过一系列DNA的复制和质膜的内陷，形成了双层膜结构，再经结构的分化和复制功能的消失，就形成了现代的真核生物。,3、真核细胞的起源途径,（2）内共生起源 一些大型具有吞噬能力的细胞，先后吞并了几种原核细胞，但后者并没有被分解消化，而从寄生过渡到共生，成为宿主细胞的细胞器。 Margulis在细胞进化中的共生有详细描述。,Lynn Margulis,线粒体和叶绿体的起源：线粒体来源于胞内共生的细菌；叶绿体来源于胞内共生的蓝藻。证据：形态结构和生理功能上相似 1、个体大小 2、 膜的结构组成： 3、 核糖体的大小和抑制剂反应等 4、独立基因组和蛋白质系统、合成 蛋白质的起始与原核生物相同； 5、分裂繁殖方式； 6、分子及代谢途径证据,澳洲白蚁体内的混毛虫，由2种螺旋体、2种真细菌和1种纤毛虫组成 。,核的起源,真核细胞的细胞核成分复杂，至少3种来源，真细菌、古细菌和不明成分。也许真核细胞起源时，吞噬多种对象，后者的DNA被释放后，与宿主的基因组整合，DNA附着的膜内陷、褶皱进化成为细胞核。,4、 真核细胞产生的意义,为有性繁殖的形成奠定了基础。推动了动、植物的分化。促进了三级生态系统的形成。,第六章 多细胞生物的进化,一、生物的分界二、多细胞化的意义三、多细胞植物的进化四、无脊椎动物的进化五、脊椎动物的进化,二界系统说（林奈 ）,植物界动物界,三界系统（海克尔）,四界系统（科普兰）,五界系统（惠特克）,植物界动物界原生生物界,植物界动物界（除原生动物外）原始生物界（原生动物、真菌、部分藻类）菌界（细菌、蓝细菌）,植物界动物界原生生物界（包括原生动物、单细胞藻类、粘菌等）原核生物界（包括细菌、蓝细菌等）真菌界（包括真菌和酵母菌）,，,一、生物的分界,植物界,真菌界,动物界,二、多细胞化的意义,多细胞化是继真核细胞起源之后的又一个重大进化事件。生物个体体积的显著增大，大的体积是组织分化和器官形成的必要条件；生物结构与功能的复杂化：生物个体在细胞组织分化的基础上形成功能专化的器官系统，提高了生物适应能力并扩大了对环境适应的范围；多细胞生物个体发育过程涉及的遗传调控机制复杂化：单细胞生物只涉及细胞内调控，多细胞涉及细胞间的调控；生物个体内环境的相对稳定；个体寿命延长。,植物已有了38亿年的历史，它的发展阶段一般可划为 4 个阶段： 藻类植物时代 蕨类植物时代 裸子植物时代 被子植物时代,三、多细胞植物的进化,1、藻类植物时代,时间： 前寒武纪泥盆纪早期特点： 自养的原植体植物； 具有光合色素； 生殖器官多数是单细胞，合子不发育成胚。阶段： 原核藻类：兰藻 中核藻类：裸藻、甲藻 真核藻类：金藻、硅藻、绿藻、红藻、褐藻,2、蕨类植物时代,时间： 泥盆纪中期二叠纪早期 特点： 具有明显的世代交替； 孢子体发达，配子体简单 无性繁殖产生孢子； 有性生殖器官为精子器和颈卵器；阶段： 早期裸蕨为主。 中期石松和楔叶植物为主。 晚期真蕨的厚囊蕨和种子蕨为主。,3、裸子植物时代,时间： 晚三叠世到早白垩世 特点： 从蕨类植物发展到裸子植物，最大的变 化是配子体寄生于孢子体上，形成裸露的种 子，产生了花粉管。 阶段： 早期苏铁和本内苏铁植物。 晚期北半球主要是银杏和松柏类； 南半球主要是松柏类。,4、被子植物时代,时间： 白垩纪早期出现，白垩纪晚期开始繁盛，第三纪早期是乔木，第三纪渐新世出现灌木和草本，第三纪中期促进异花传粉和杂交，第四纪多倍体大量出现。 发展4阶段 ： 乔木阶段：白垩纪始新世 灌木和草本阶段：渐新世第三纪中期 杂交阶段：第三纪后期 多倍体阶段：第四纪,被子植物系统演化,恩格勒学派 假花学说 被子植物的花和裸子植物的球穗花完全一致，每1个雄蕊和心皮分别相当于1个极端退化的雄花和雌花，因而被子植物来自于裸子植物的麻黄类中的弯柄麻黄。毛茛学派 真花学说 被子植物的花是1个简单的孢子叶球，它是由裸子植物中早已绝灭的本内铁树目，特别是拟铁树其两性孢子叶的球穗花进化而来的。,四、无脊椎动物的进化,经历着从无壳到有壳，从小壳到大壳的过程。无壳无脊椎动物 淮南生物群 埃迪卡拉动物群有壳无脊椎动物 小壳体化石 大壳体化石,五、脊椎动物的进化,1、早期的脊索动物： 半索动物一部分转化为原始无头类，另一部分转化为原始有头类，即脊椎动物的祖先。脊椎动物的原始有头类向2个方向演化：无颌类和有颌类。,五、脊椎动物的进化,2、鱼类 原始鱼（甲胄鱼） 原始有颌类（盾皮鱼） 软骨鱼类和硬骨鱼类 软骨鱼类包括各种鲨鱼和鳐鱼。 硬骨鱼有两个类群：辐鳍鱼类和内鼻孔鱼类。,五、脊椎动物的进化,3、两栖类 泥盆纪末期石炭纪末期（3.552.95亿年前）。 最古老化石是鱼石螈，它是两栖类的直接祖先。 两栖类进化中产生2个分支： 向现代两栖类演化，成为今天的蛙、蝾螈等； 进化成为爬行类。,五、脊椎动物的进化,4、爬行类 是真正的陆生动物，其祖先是两栖类。 特点：具有羊膜卵； 体内受精； 具有角质鳞的干燥皮肤； 脊柱已分化。 分类：无孔类、下孔类、上孔类、双孔类。,五、脊椎动物的进化,5、鸟类 是从爬行类分化出来的具有恒温、并能适应飞翔生活的一支动物类群。 祖先之谜？ 始祖鸟 原始鸟,五、脊椎动物的进化,5、哺乳类特点：脊椎动物中最高级的一等； 具有完善的适应能力。起源：早中三叠纪的爬行类动物兽孔目。最原始的哺乳类：鸭嘴兽、针鼹和原针鼹。系统分类：4个亚纲。,END !,